JP4385554B2

JP4385554B2 - 土壌改良用固化材

Info

Publication number: JP4385554B2
Application number: JP2001291163A
Authority: JP
Inventors: 昇高尾; 久志立屋敷
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP2003096451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート建造物等の解体に伴って生じる廃棄コンクリートから骨材を再生する際に生じる副産微粉を用いた土壌改良用固化材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源のリサイクルの観点から、解体に伴って廃棄されるコンクリートからセメントや骨材を再生することが行われている。そして、特開平９−１６９９７４号公報には、廃棄コンクリートを破砕して粗骨材及び細骨材を回収する際に発生する副産微粉を低強度遅硬性土質安定材に使用する発明が開示されている。
【０００３】
上記副産微粉は、廃棄コンクリートをジョークラッシャ等で破砕し、篩い分けにより粒径５ｍｍ以上の粗骨材原料を分取したり、０．３〜５ｍｍの細骨材原料を分取したりする際に発生する０．３ｍｍ以下のものを用いている。また、副産微粉としては、粗骨材や細骨材を水洗いすることにより発生したものも用いている。さらに、副産微粉としては、上記のようにして得られた副産微粉をボールミルや竪型ローラミルによってさらに粉砕したものを用いることも可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記低強度遅硬性土質安定材においては、副産微粉の活性度が低く、水和速度も遅いため、低強度で遅硬性という用途にしか利用することができないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、副産微粉を用いた強度発現性に優れた土壌改良用固化材を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、３００〜３５０℃の温度に加熱したコンクリート塊をすりもみすることにより上記コンクリート塊から骨材を回収する際に生じる副産微粉であって、３０μｍ以下に分級された副産微粉を用いたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記副産微粉を一般の固化材に混和させたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記副産微粉の割合を７０質量％以下に設定したことを特徴としている。
【００１０】
上記のように構成された請求項１ないし３に記載の発明においては、コンクリート塊を３００〜３５０℃の温度に加熱することにより、セメントペーストが均一に脱水脆弱化するので、この加熱後のすりもみにより、粗骨材や細骨材からセメントペーストを効率よくきれいに落とすことができるとともに、セメントペーストを主成分とする微細な副産微粉を回収することができる。そして、特に３０μｍ以下の副産微粉は、セメント水和物の脱水物で構成されていることから、活性度が高いものとなっている。しかも、３０μｍ以下の副産微粉は、加熱すりもみによって表面積が大きなものとなっていることから、吸水性と潜在水硬性とを併せ持ったものとなっている。したがって、３０μｍ以下の副産微粉を土壌改良用固化材として使用することにより、軟弱土壌を充分大きな強度に短時間で改善することができる。
【００１１】
特に、コンクリート塊の加熱温度を３００〜３５０℃に設定しているので、上述したセメントペーストの脱水脆弱化を有効に促進することができるとともに、活性度が高く、かつ吸水性と潜在水硬性とを併せ持った副産微粉を得ることができる。したがって、強度発現性の向上をさらに図ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明においては、副産微粉を一般の固化材に混合しているので、副産微粉のみの場合に比べて、土壌の強度発現性の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明においては、副産微粉が混和する割合を７０質量％以下に設定しているので、一般の固化材のみの場合と、ほぼ同等の強度発現性を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態としての土壌改良用固化材について、副産微粉を産出する骨材再生装置とともに説明する。
【００１５】
図１は、骨材再生装置を示す図であり、この図において、１はコンクリート塊Ａを加熱するための充填型加熱炉１である。充填型加熱炉１は、円筒炉壁１ａの上部に連続的に供給されるコンクリート塊Ａを一定の温度で所定時間加熱した後、円筒炉壁１ａの下部からテーブルフィーダ（図示せず）を介して連続的に排出するようになっている。加熱は、灯油等を燃焼させることによって生じた熱風を円筒炉壁１ａの下方位置の周囲および中央から供給し、円筒炉壁１ａ内を上昇させることにより行うようになっている。
【００１６】
コンクリート塊Ａは、コンクリート建造物の解体に伴って生じた廃棄コンクリートを破砕機によって２０〜４０ｍｍに破砕したものである。この破砕機としては、例えば固定歯と可動歯との間に廃棄コンクリートを挟んで破砕するジョークラッシャや、高速で回転するハンマーの衝撃力を利用して廃棄コンクリートを破砕するハンマークラッシャや、廃棄コンクリートを遠心力によって高速で飛散させることにより、すでに周囲に存在するコンクリート塊Ａに衝突させ、その際の衝撃力で破砕する遠心破砕機等の乾式のものが用いられる。
【００１７】
また、コンクリート塊Ａは、最大寸法で５ｍｍ未満のものを篩で排除したものを充填型加熱炉１に投入することが好ましい。すなわち、このように５ｍｍ未満のコンクリート塊Ａを排除することによって、充填型加熱炉１における垂直方向の上方への熱風の通りが良くなり、コンクリート塊Ａが均一の温度に加熱されることになる。コンクリート塊Ａの加熱温度としては、１００〜５００℃、好ましくは３００〜３５０℃に設定することが後述する粗骨材ミル２や細骨材ミル３におけるすりもみで、骨材からセメントペーストを効率よく取り除く上で好ましい。なお、この実施の形態では３００〜３５０℃に設定している。
【００１８】
そして、上記のように１００〜５００℃に設定したのは、１００℃未満では、コンクリート塊Ａ中のセメントペーストを脆弱化する上で効果が薄いとともに、セメントペースト等の脱水に多くの時間がかかるからである。また、５００℃超の温度ではコンクリート塊中の粗骨材や細骨材に変質や劣化が生じるおそれがあるからである。そして、この点を考慮すると、実際に加熱する温度は、３００〜３５０℃が好ましい。
【００１９】
充填型加熱炉１で加熱処理を受けた後のコンクリート塊Ａは、粗骨材ミル２および細骨材ミル３に順次送られてすりもみ処理がなされるようになっている。
【００２０】
粗骨材ミル２は、二重ドラム型のもので構成されており、外ドラム２１と、この外ドラム２１の内側に同軸状に設けられた内ドラム２２とを備えている。
【００２１】
外ドラム２１および内ドラム２２は、ともに円筒状の外周壁を有し、その軸線が供給口２２ａ側から搬出口２２ｂ、２１ａ側に向けて斜め下方に傾けられた状態で、その軸線回りに回転駆動されるようになっている。内ドラム２２には複数の貫通孔が形成されているとともに、その外周に網目サイズが５ｍｍ程度の網部２２ｃが巻き付けられている。網部２２ｃは、内ドラム２２内ですりもみによって生じた５ｍｍ以下のモルタルＣを篩い分けて外ドラム２１側に移動させるようになっている。すりもみ媒体２３は、耐磨耗性を有する鋼球によって構成されたものであり、コンクリート塊Ａに対する破砕、摩砕によって、粗骨材ＢからモルタルＣを分離するようになっている。
【００２２】
また、上記供給口２２ａは、粗骨材ミル２の軸線方向の一端における内ドラム２２の内側に位置しており、排出口２２ｂは、粗骨材ミル２の軸線方向の他端における内ドラム２２の内側に位置しており、もう一つの排出口２１ａは、粗骨材ミル２の軸線方向の他端における内ドラム２２と外ドラム２１との間に位置している。このため、充填型加熱炉１から供給されたコンクリート塊Ａは、供給口２２ａから内ドラム２２内に入り、同内ドラム２２内ですりもりされて粗骨材Ｂとなったものは排出口２２ｂから排出されて細骨材ミル３に供給され、すりもみ時に内ドラム２２から網部２２ｃを介して外ドラム２１側に流出したモルタルＣは排出口２１ａから排出されて細骨材ミル３に供給されるようになっている。なお、網部２２ｃの網目サイズは、外ドラム２１および内ドラム２２を大きなサイズのもで構成した場合には上述した５ｍｍより０．１〜１ｍｍ程度大きなものを用いて篩い分けの効率を上げるようにすることが好ましい。
【００２３】
細骨材ミル３は、円筒状の外周壁を有し、その軸線が供給口３ａ側から搬出口３ｂ側に向けて斜め下方に傾けられた状態で、その軸線回りに回転駆動されるようになっている。この細骨材ミル３は、粗骨材ミル２で分別されたモルタルＣをすりもみするにあたって、粗骨材Ｂをすりもみ媒体として利用するようになっている。このすりもみにより、モルタルＣにおける細骨材Ｄからセメントペーストが破砕、摩砕により分離されることになる。
【００２４】
細骨材ミル３において製造された細骨材Ｄおよび粗骨材Ｂは、骨材分級設備４に送られ、細骨材Ｄと粗骨材Ｂとに分級されるようになっている。骨材分級設備４は、篩目が５ｍｍの振動篩４１を備えており、振動篩４１を通過した骨材を細骨材Ｄとして回収し、振動篩４１を通過せず篩い上となった骨材を粗骨材Ｂとして回収するようになっている。
【００２５】
一方、細骨材ミル３で細骨材Ｄが製造されることに伴って、副産微粉が生じることになる。この副産微粉は、細骨材ミル３内を供給口３ａから搬出口３ｂに流れ、微粉分級処理設備５に吸引される空気の流れによって、回収されるようになっている。また、粗骨材ミル２、骨材分級設備４において発生した副産微粉についても、微粉分級処理設備５に吸引される空気の流れによって、回収されるようになっている。また、上述した空気の流れは、粒径が１５０μｍ以下の副産微粉を移送することが可能な速さに設定されている。
【００２６】
微粉分級処理設備５は、図２に示すように、第１の分級器５１と、第２の分級器５２と、バグフィルタ５３とを備えたもので構成されている。第１の分級器５１は、空気の流れによって運ばれてきた１５０μｍ以下の副産微粉のうち、９０μｍ超の副産微粉の通過を阻止し、９０μｍ以下の副産微粉の通過を許容するものである。この第１の分級器５１で捕らえた９０μｍ超で１５０μｍ以下の副産微粉は、細骨材Ｄの粒度調整に利用し、余ったものを粗の副産微粉Ｅとして図示しないタンクに貯蔵するようになっている。
【００２７】
第２の分級器５２は、第１の分級器５１を通過した９０μｍ以下の副産微粉のうち、３０μｍ超の副産微粉の通過を阻止し、３０μｍ以下の副産微粉の通過を許容するものである。この第２の分級器５２で捕らえられた３０μｍ超で９０μｍ以下の副産微粉は、粗の副産微粉Ｅとして図示しないタンクに貯蔵するようになっている。
【００２８】
バグフィルタ５３は、第２の分級器５２を通過した３０μｍ以下の副産微粉を回収するフィルタを備えたもので構成されている。このバグフィルタ５３で捕らえられた３０μｍ以下の副産微粉は、細の副産微粉Ｆとして図示しないタンクに貯蔵するようになっている。。
【００２９】
また、上述した３０μｍ超で１５０μｍ以下の粗の副産微粉Ｅは、例えば高温で焼成処理等を施してセメントとして再生するためのセメント原料、その他として用いられる。
一方、３０μｍ以下の細の副産微粉Ｆは、そのまま１００％用いて土壌改良用固化材としたり、所定の割合で一般の固化材と混和させるように用いて土壌改良用固化材とするようになっている。ここで、一般の固化材と混和させて土壌改良用固化材を構成した場合は、細の副産微粉Ｆを７０質量％以下とすることにより、一般の固化材を１００％使用した場合と同等の強度発現性が得られることになる。また、一般の固化材としては、特に制限はないが、例えば通常使用されるセメント系固化材や、生石灰系固化材等が使用可能である。
【００３０】
次に、上述した骨材再生装置の作用効果について説明する。この骨材再生装置におては、５ｍｍ以上のコンクリート塊Ａを充填型加熱炉１で加熱処理するようにしているので、熱風が各コンクリート塊Ａの間の隙間を流れやすくなる。このため、コンクリート塊Ａの加熱時間の短縮を図ることができるとともに、充填型加熱炉１に投入されたコンクリート塊Ａを３００〜３５０℃の一定の温度で加熱することができる。したがって、セメントペーストを均一に脱水脆弱化させることができるので、加熱後のすりもみにおいて、粗骨材や細骨材からセメントペーストを効率よくきれいに落とすことができる。
【００３１】
また、粗骨材ミル２においては、モルタルＣが網部２２ｃから外ドラム２１側に移動するので、モルタルＣにおける細骨材が鋼球のすりもみ媒体２３によって過度に粉砕されることがない。すなわち、細骨材がすりもみ媒体２３によってさらに小さなものに粉砕されるのを防止することができる。
【００３２】
一方、細骨材ミル３においては、粗骨材Ｂをすりもみ媒体として使用し、鋼球等のすりもみ媒体を使用していないので、すりもみに要するコストの低減を図ることができるとともに、細骨材Ｄが鋼球等の比重の大きなすりもみ媒体によってさらに細かく粉砕されてしまうのを防止することができる。また、粗骨材Ｂについても細骨材Ｄによって仕上げ処理をすることができる利点がある。
【００３３】
さらに、粗骨材ミル２、細骨材ミル３および骨材分級設備４において発生した副産微粉を微粉分級処理設備５で回収することができるので、作業環境の悪化を防止することができる。そして、微粉分級処理設備５においては、各分級器５１、５２と、バグフィルタ５３によって、副産微粉を所定の粒度範囲ごとに分級することができる。
【００３４】
最終的に分級した３０μｍ以下の細の副産微粉Ｆは、セメント水和物の脱水物を多く含み、活性度の高いものとなる。しかも、細の副産微粉Ｆの表面積は、加熱後のすりもみによって、セメントよりも充分大きなものとなり、この結果、吸水性と潜在水硬性とを併せ持つものとなる。
上記細の副産微粉Ｆは、所定のタンクに蓄えられた後、そのまま１００％用いたり、所定の割合で一般の固化材と混合することにより、土壌改良用固化材として使用されることになる。
【００３５】
そして、上記細の副産微粉Ｆを１００％用いた土壌改良用固化材においては、活性度が高く、吸水性と潜在水硬性とを併せ持ったものとなっていることから、特開平９−１６９９７４号公報に示す従来の固化材に比べて、強度発現性の向上を図ることができる。すなわち、軟弱地盤をより大きな強度に短時間で改善することができる。
【００３６】
また、細の副産微粉Ｆを所定の割合で一般の固化材と混合してなる土壌改良用固化材においては、細の副産微粉Ｆを１００％用いたものよりも、土壌の強度発現性の向上を図ることができる。そして、細の副産微粉Ｆの混和割合を最大でも７０質量％に設定することにより、一般の固化材のみの場合と、ほぼ同等の強度発現性を得ることができる。
【００３７】
以上のように、細の副産微粉Ｆを１００％使用したり、１００％未満の割合で一般の固化材に混合させて使用したりすることができるので、一般の固化材のみを使用する場合に比べて、土壌改良用固化材の価格の低減を図ることができる。また、細の副産微粉Ｆを７０質量％を限度に一般の固化材に混合したものは、大きな発現強度が必要な場合に適用でき、細の副産微粉Ｆを例えば１００％使用したものであれば、発現強度をあまり必要としない場合に適用することができる。したがって、多種多様な用途に適用することができるので、コンクリート廃材のより一層のリサイクルを図ることができる。
【００３８】
【実施例】
次に、この発明の実施例を説明する。表１は、細の副産微粉Ｆを用いた土壌改良用固化材の実施例１、２、３、及び他の副産微粉や固化材を用いた土壌改良用固化材の比較例１、２、３を使用して、軟弱土壌の強度発現性について実験した結果を示している。
【００３９】
【表１】

【００４０】
（実験条件）
▲１▼実験に供した土壌改良用固化材
実施例１＝細の副産微粉Ｆ（３０μｍ以下）を３５質量％、一般の固化材を６５質量％の割で混和させてなる土壌改良用固化材
実施例２＝細の副産微粉Ｆを７０質量％、一般の固化材を３０質量％の割で混和させてなる土壌改良用固化材
実施例３＝細の副産微粉Ｆを１００％用いてなる土壌改良用固化材
比較例１＝粗の副産微粉Ｅ（３０〜１５０μｍ）及び細の副産微粉Ｆの微粉全体を１００％用いてなる土壌改良用固化材
比較例２＝粗の副産微粉Ｅを１００％用いてなる土壌改良用固化材
比較例３＝一般の固化材（セメント系固化材）を１００％用いてなる土壌改良用固化材
▲２▼ 処理土の作製
実施例、比較例とも、軟弱地盤から採取した土壌に対して２００Ｋｇ／ｍ³の割合で土壌改良用固化材を均一に混合することにより、処理土を作製した。
▲３▼強度発現性
処理土の圧縮強さ（Ｋｇｆ／ｃｍ^２）は、成形後湿空養生を施し、７日後に一軸圧縮試験をすることにより測定した。
【００４１】
（実験結果及び考察）
表１から、実施例１、２（細の副産微粉Ｆを３５〜７０質量％程度混和させたもの）は、比較例３（一般の固化材を１００％用いたもの）に比べて強度の低下がほとんど無いことがわかる。
また、実施例３（細の副産微粉Ｆを１００％用いたもの）は、比較例３に比べて、２割程度強度の低下がみられる。ただし、実施例３は、比較例１（微粉全体を１００％用いたもの）に対しては約１．４倍の強度発現性があり、比較例２（粗の副産微粉Ｅを１００％用いたもの）に対しては約１．６倍の強度発現性がある。そして、従来例で示した特開平９−１６９９７４号公報の固化材は、加熱すりもみを施していないこと、および０．３ｍｍ程度の微粉を含むことから、強度発現性に関し、比較例１より劣ったものであることが推定できる。したがって、３０μｍ以下の細の副産微粉Ｆからなる土壌改良用固化材は、上記従来例の固化材に比して、充分大きな強度発現性が得られると判断できる。しかも、３０μｍ以下の細の副産微粉Ｆは、３０μｍを超える粒分を含む副産微粉（比較例１、２）に比して、活性度が高くて水和反応が速く、かつ吸水性及び潜在水硬性に優れたものといえる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし３に記載の発明によれば、コンクリート塊を所定の温度に加熱し、すりもみすることによって生じた３０μｍ以下の副産微粉を土壌改良用固化材として使用することにより、軟弱土壌を充分大きな強度のものに短時間で改善することができる。
【００４３】
特に、コンクリート塊の加熱温度を３００〜３５０℃に設定しているので、セメントペーストの脱水脆弱化を有効に促進することができるとともに、活性度が高く、かつ吸水性と潜在水硬性とを併せ持った副産微粉を得ることができる。したがって、軟弱土壌の強度発現性の向上をさらに図ることができる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、副産微粉を一般の固化材に混和させているので、副産微粉のみの場合に比して、軟弱土壌の強度発現性の向上を図ることができる。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、副産微粉が混和する割合を７０質量％以下に設定しているので、一般の固化材のみの場合と、ほぼ同等の強度発現性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態としての土壌改良用固化材に用いる副産微粉を製造するための骨材再生装置を示す説明図である。
【図２】同骨材再生装置の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａコンクリート塊
Ｂ粗骨材（骨材）
Ｄ細骨材（骨材）
Ｆ細の副産微粉（副産微粉）
２粗骨材ミル
３細骨材ミル
５微粉分級処理設備

Claims

３００〜３５０℃の温度に加熱したコンクリート塊をすりもみすることにより上記コンクリート塊から骨材を回収する際に生じる副産微粉であって、３０μｍ以下に分級された副産微粉を用いたことを特徴とする土壌改良用固化材。
上記副産微粉を一般の固化材に混和させたことを特徴とする請求項１に記載の土壌改良用固化材。
上記副産微粉の割合を７０質量％以下に設定したことを特徴とする請求項２に記載の土壌改良用固化材。